Caractéristiques et exigences des matériaux du collecteur d'échappement

Au début des moteurs automobiles, la puissance par unité de poids était faible, le rendement de combustion du carburant n'était pas élevé et la température des gaz d'échappement ne dépassait pas 500 degrés. Avec l'amélioration de l'efficacité du moteur automobile, la température des gaz d'échappement a augmenté jusqu'à 600 ~ 650 degrés. Ces dernières années, les pays développés ont continuellement amélioré leurs normes d’émissions de gaz d’échappement des automobiles. L'application de la technologie catalytique et de la technologie de turbocompression à vis sans fin a considérablement augmenté la température de fonctionnement du collecteur d'échappement à plus de 750 degrés. Avec l'amélioration continue des performances du moteur, la température de fonctionnement du collecteur d'échappement sera encore augmentée. Dans le même temps, avec les progrès de la technologie des moteurs, la structure du collecteur d’échappement est également devenue plus compliquée. De plus, travaillant dans un état de température alternée cyclique, le matériau du collecteur d'échappement doit avoir non seulement de bonnes performances à haute température, mais également de bonnes performances de coulée. Par conséquent, le matériau du collecteur d’échappement doit avoir les caractéristiques suivantes.
Bonne résistance à l'oxydation à haute température
Le collecteur d'échappement fonctionne pendant une longue période dans des conditions alternées cycliques à haute température. La résistance à l'oxydation du matériau à haute température affecte directement la durée de vie du collecteur d'échappement. La fonte ordinaire ne peut évidemment pas répondre aux exigences, et des éléments d'alliage doivent être ajoutés au matériau pour améliorer la résistance à l'oxydation à haute température du matériau.
Microstructure stable
Dans la plage allant de la température ambiante à la température de travail, le matériau ne doit pas subir de changement de phase ou minimiser autant que possible le changement de phase. Parce que le changement de phase entraînera un changement de volume, une contrainte interne ou une déformation, affectant les performances et la durée de vie du produit. Par conséquent, le matériau de matrice est de préférence une structure stable en ferrite ou austénite. La forme de dommage des pièces en fonte travaillant dans des conditions de température élevée est principalement la corrosion dans des conditions de température élevée. Une fois les phases constitutives de la structure oxydées (comme le graphite-carbone), le volume de l'oxyde est plus grand que le volume d'origine, provoquant une expansion irréversible de la pièce moulée.
Comparé aux trois formes de graphite : flocons, vis sans fin et sphérique, le graphite sphérique présente la meilleure résistance aux températures élevées pour la fonte. La raison en est que pendant le processus de solidification de la fonte, le graphite en paillettes constitue la phase principale. A la fin de la solidification eutectique, le graphite de chaque groupe eutectique forme une forme tridimensionnelle ramifiée continue. À haute température, lorsque l’oxygène envahit le métal, le graphite s’oxyde pour former un canal microscopique qui accélère le processus d’oxydation. Lorsque le graphite sphérique se nuclée, il atteint une certaine taille et est entouré par la matrice. Il existe comme une sphère isolée. Une fois la sphère de graphite oxydée, aucun canal ne se forme, affaiblissant ainsi l'oxydation ultérieure. Par conséquent, la résistance à l’oxydation à haute température de la fonte ductile est meilleure que celle des autres formes de graphite, et les trous oxydés ont moins d’effet sur la résistance à haute température de la fonte que les autres formes de graphite. Le graphite vermiculaire se situe entre les deux.
Faible coefficient de dilatation thermique
Un faible coefficient de dilatation thermique favorise la réduction des contraintes thermiques et de la déformation thermique du collecteur d'échappement, et favorise l'amélioration des performances et de la durée de vie du produit.
Excellente résistance à haute température
Les exigences de résistance nécessaires du produit lorsqu'il est utilisé à des températures élevées doivent être respectées.
Bonnes performances de processus et faible coût
Il existe de nombreux types de matériaux métalliques résistants à la chaleur et aux hautes températures, mais en raison de la forme complexe du collecteur d'échappement, les matériaux utilisés pour fabriquer le collecteur d'échappement doivent avoir une bonne aptitude au traitement et leur coût doit répondre aux besoins de la production de masse. dans l'industrie automobile.